Skip to main content
SUPERVISOR
Hadi Salamati mashhad,Hamideh Shakeripour
هادی سلامتی مشهد (استاد مشاور) حمیده شاکری پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Sajjad Hosseini
سیدسجاد حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

E ffect of Fe doping on the properties of Y1-xFexBa2Cu3O7- superconductor
In this thesis, high temperature superconducting Y 1-x Fe x Ba 2 Cu 3 O 7-d samples with 0 ?x?0.1 were prepared by the conventional solid-state reaction. The X-ray diffraction pattern analysis shows that all the samples are single phase up to x=0.1 and no impurity phases are detected. All samples have an orthorhombic structure with Pmmm symmetry. Lattice parameters and unit cell volume of samples were determined by Rietveld refinement method which indicate an increase in the lattice parameter c with increasing Fe concentration up to 0.4%. Also, in-plane Cu(2)-O(2) bond lengths were found to be decreasing with increasing Fe doping up to an optimal concentration of 0.004. In other words, the CuO 2 planes become more distorted and hence charge carriers may have better chances of traortation, so it can be considered as an evidence for the increasing T c up to the optimal doping level. By increasing the Fe doping concentration to more than the optimal level, the Cu(2)-O(2) bond lengths start to increase, and cause CuO 2 planes to flatten. The flattening of CuO 2 planes is attributed to the decrease in the transition temperature. The real part of magnetic susceptibility versus temperature shows sharp drops from normal to diamagnetic superconducting state which is due to intra-grain transition. By analyzing the susceptibility data, it is evident that the superconducting transition temperature increases up to the optimal doping level, and then starts to decrease as the doping concentration increases. The observed variations of T c can also be detected in the imaginary part of the magnetic susceptibility curves. Furthermore, the peak position of the imaginary part starts to rise, resulting in sharper peaks, as the doping concentration is increased to the optimal value. The increased peak positions are signatures of enhanced flux pinning up to the optimal doping. By increasing the doping level, the imaginary peaks show lower and wider peaks which means that the flux pinning is affected negatively. The electrical resistivity measurements show nearly linear temperature dependence in the normal state. The normal state resistivity of the samples decrease with increasing Fe content up to the optimal concentration, and then it increases as the doping level is increased. Increasing of transition temperature with increasing Fe content in the Y site up to an optimal value is also confirmed by the electrical resistivity transition temperatures, and is clearly inconsistent with the Abrikosov-Gorkov theory.
یکی از مسائل اساسی و چالش برانگیز در زمینه فیزیک مواد ابررسانا ، فهم مکانیسم ابررسانایی در ترکیبات ابررسانای دما-بالا می‌باشد. از نقطه نظر تجربی ، بررسی اثر آلایش عناصر مختلف در ساختار این ترکیبات ، اطلاعات بسیار ارزشمندی را در راه پاسخ به این سوال ، در بر دارد. در این پژوهش ، نمونه‌های ابررسانای دما-بالای چندبلوری با مقادیر آلایش در محدوده‌ی به روش استاندارد واکنش حالت جامد ساخته شدند . از آنالیز پذیرفتاری مغناطیسی به منظور بررسی خواص مغناطیسی نمونه‌ها استفاده شد. اندازه‌گیری‌ پذیرفتاری مغناطیسی نمونه‌ها نشان می‌دهد که با افزایش آلایش یون آهن تا حد بهینه‌ی x=0/004 در ترکیب ، دمای گذار ابررسانایی ، T c ، افزایش یافته و پس از آن با افزایش بیشتر آلایش آهن ، دمای گذار ماده ، کاهش می‌یابد. این روند تغییرات دمای گذار، در قسمت‌های حقیقی و موهومی اندازه‌گیری‌های پذیرفتاری مغناطیسی قابل مشاهده است. به منظور تأیید نتایج به دست آمده از آنالیز پذیرفتاری مغناطیسی ، اندازه‌گیری‌ مقاومت الکتریکی نمونه‌ها انجام شد. اندازه‌گیری‌های مقاومت الکتریکی نیز نشان می‌دهند که با آلایش یون آهن در ترکیب تا حد بهینه آلایش x=0/004 دمای گذار افزایش یافته و با آلایش بیشتر این یون در ترکیب ، دمای گذار کاهش می‌یابد. این روند، توافق خوبی را با نتایج به دست آمده از پذیرفتاری نشان می‌دهد. همچنین ، اندازه‌گیری‌های مقاومت الکتریکی ویژه حالت بهنجار نمونه‌ها ، در تمامی مقادیر آلایشی ، بر حسب دما ، رفتاری تقریباً‌ خطی داشته و نیز ، مقدار آن تا میزان آلایش بهینه کاهش می‌یابد و سپس با افزایش آلایش آهن ، شروع به افزایش می‌کند. این روند تغییرات ، با تغییرات مشاهده شده در نتایج قبلی ، همخوانی دارد. به منظور فهم تغییرات مشاهده شده در نتایج پذیرفتاری و مقاومت الکتریکی نمونه‌ها ، به بررسی دقیق ساختار بلوری نمونه‌ها ، با استفاده از آنالیز XRD پرداختیم. الگوهای پراش پرتو ایکس نمونه‌ها به وسیله‌ی آنالیز ریتولد مورد بررسی و تحلیل قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از آنالیز ریتولد نشان می‌دهند که نمونه‌ها از نظر ساختار بلوری ، دارای ساختار اورتورمبیک بوده و تک فاز می‌باشند. همچنین با افزایش آلایش آهن تا مقدار بهینه ، پارامتر شبکه‌ی c در حال افزایش بوده و پس از آن ، با آلایش بیشتر آهن ، c شروع به کاهش می‌کند. نتایج حاصل از آنالیز ریتولد نمونه‌ها در مورد فواصل باندی داخل شبکه ، نشان می‌دهد که طول پیوند‌های Cu(2)-O(2) و Cu(2)-O(3) درون صفحه CuO 2 تا میزان آلایش بهینه کاهش می‌یابند ، و صفحات CuO 2 خمیده‌تر می‌شوند. مطابق با نظریات موجود ، خمیده‌تر شدن صفحات CuO 2 با مشاهده افزایش دمای گذار ترکیب همخوانی دارد. با آلایش بیشتر از مقدار بهینه‌ ، این صفحات CuO 2 تخت تر می‌شوند. تخت‌شدن صفحات با مشاهده‌ی کاهش دمای گذار نمونه‌ همخوانی دارد. به عنوان نتیجه‌ای کلی ، می‌توان گفت که مشاهده افزایش دمای گذار با آلایش عنصر آهن در ترکیب ابررسانای ، یافته‌ای تازه و جدید در ترکیبات کوپراتی می‌باشد. این مشاهده ، در تناقص با دیدگاه‌های کلی است ، که بیان می‌دارند : افزایش ناخالصی‌های مغناطیسی در ترکیبات ابررسانا ، باعث شکست جفت‌شدگی حاملین بار و در نتیجه کاهش دمای گذار ابررسانایی می‌شود. این یافته جدید در ترکیبات کوپرات‌ها ،می‌تواند تأییدی بر نظریات جدید مبنی بر جفت‌شدگی ناشی از نوسانات اسپینی باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی